Проблема контролирования выброса в атмосферу загрязняющих веществ промышленными предприятиями

    Глобальное потепление XX в. относится к спонтанным вековым  
колебаниям средней температуры и не может быть всецело приписано антропогенному влиянию, хотя несомненно, что это влияние заметно возрастает. Косвенным свидетельством этого явились, во-первых, впервые, зарегистрированные случаи рассогласования между сезонностью теплого течения в восточной части Тихого океана (Эль-Ниньо) и годичным потеплением. Во-вторых, тот факт, что последнее десятилетие XX в. оказалось самым теплым не только в столетии, но и во всем втором тысячелетии. 

    Ведущим фактором глобального потепления считают  уменьшение спектральной прозрачности атмосферы для длинноволнового обратного излучения от поверхности Земли, т.е. усиление парникового эффекта. Парниковый эффект создается наличием в атмосфере паров воды и ряда газов — С0₂, СО, СН₄, NОх, ХФУ и др., названных парниковыми газами. По многочисленным данным, обобщенным в последнее время Международной группой экспертов по проблеме изменения климата (МГЭИК), существует довольно высокая положительная корреляция между концентрацией парниковых газов и отклонениями глобальной температуры атмосферы. Техногенная эмиссия парниковых газов в настоящее время уже заметно превышает их выделение болотами и действующими вулканами. Лесные пожары как источник парниковых газов тоже должны быть отнесены к антропогенным воздействиям, Динамика средних концентраций четырех газов за последние 200 лет отражена на рис.2

    По  данным анализа, пузырьков воздуха, законсервированных в ледяных кернах из скважин в Гренландии и Антарктиде, колебания концентрации С0₂ в атмосфере в течение последнего миллиона лет укладывались в диапазон от 0,018 до 0,03%. Они были связаны с чередованием ледниковых периодов и 
межледниковый и тесно коррелировали с колебаниями средней глобальной температуры. Современное увеличение концентрации СО₂ намного больше всех прошлых естественных колебаний и по величине, и особенно по скорости. Оно связано не только с прямим техногенным выбросом, но с антропогенным нарушением биотической регуляции природного круговорота углерода.

    В середине XX в. в атмосфере появились  новые газы —хлорфторуглеводороды (CFC-1I — один из них)

    Тенденции глобального потепления придается  очень большое, может быть, даже преувеличенное значение. Дело в том, что повышение температуры в действительности намного меньше, чем можно было бы ожидать на основании концентрации парниковых газов. Не исключено, что противоположное им действие оказывает загрязнение атмосферы твердыми частицами, дымами, уменьшающее падающую радиацию. По опенкам экспертов Всемирной метеорологической службы, при существующем уровне выбросов парниковых газов средняя глобальная температура в следующем столетии будет повышаться со скоростью 0,25°С за 10 лет. Ее рост к концу XXI в. по разным сценариям (в зависимости от принятия тех или иных мер) может составить от 1,5 до 4°С. В северных и средних широтах потепление скажется сильнее, чем на экваторе. Казалось бы, такое повышение температуры не должно вызывать особого беспокойства. Более того, возможное потепление в странах с холодным климатом, как, например, Россия, представляется чуть ли не желанным. На самом деле последствия изменения климата могут иметь катастрофический характер. Глобальное потепление вызовет существенное перераспределение осадков на планете. Для территории России общая тенденция изменения климата характеризуется слабым потеплением, среднегодовая температура воздуха с 1891 по 1999 г. повысилась на 0,66°С. За период инструментальных наблюдений самыми теплыми были последние 15 лет, а максимально теплым оказался 1998 г. В последние три десятилетия заметна также тенденция к уменьшению осадков. Одним из тревожных для России последствий изменения климата может стать деструкция мерзлых грунтов. Повышение температуры в зоне вечной мерзлоты на 2—3 градуса приведет к изменению несущих свойств грунтов, что поставит под угрозу различные сооружения и коммуникации. Кроме того, содержащиеся в вечной мерзлоте запасы СО₂ и метана из оттаявших фунтов начнут поступать в атмосферу, усугубляя парниковый эффект..

    Все же связь между эмиссией парниковых газов и климатом таит опасность нарушения глобальных регуляторных механизмов. В  частности, об этом можно судить по вмешательству техногенеза в круговорот углерода. Непосредственная техногенная эмиссия С02 в атмосферу составляет 22—24 Гт/год. К этому количеству добавляется еще по меньшей мере 4 Гт СО₂, выделяющегося в результате изъятия фитомассы и эрозии почвы. Кроме этого, судя по массе сильных кислот, образующихся из техногенных оксидов серы и азота и выпадающих на землю из карбонатов и органики  почвы вытесняется еще около 1 Гт CО2. Таким образом, в результате непосредственного и косвенного, вмешательства в природный обмен углерода общее количество СО2, ежегодно выбрасываемого в атмосферу, достигает 27—29 Гт, что соответствует 7—8 Гт углерода и на 7—8% увеличивает его, планетарный, обмен.

    Казалось  бы, при очень высокой замкнутости  биосферного круговорота углерода и огромной буферной емкости биосферы и океана по связыванию атмосферного избытка СО₂ это увеличение не должно приводить к нарушению равновесия. Более того, можно было бы, ожидать улучшения углеродного питания растений и повышения их продуктивности. Но в действительности содержание СО₂ в атмосфере на протяжении последних десятилетий неуклонно увеличивается. Следовательно, буферные системы биосферы и океана не справляются с регулированием равновесия потоков CO2. Это можно объяснить снижением ассимиляционного потенциала земной флоры (в основном из-за быстрого сокращения площади лесов) и значительным загрязнением суши и поверхности океана.

    Вызванное парниковым эффектом повышение температуры  способствует дополнительному выделению углекислого газа из воды, почвенной влаги, тающих льдов, отступающей вечной мерзлоты, поскольку растворимость СО2 в воде заметно снижается с повышением температуры. Техногенные кислотные осадки кроме прямого негативного действия на биоту вытесняют СО₂ из карбонатов почвы, вод и грунтов.

    Техносфера  не только вытесняет и замещает биосферу, но и нарушает средорегулируюшую  функцию биосферы, что еще опаснее. Эта опасность усугубляется тем, что техносфера не может существовать без биосферы, так как в огромной мере пользуется ее средой и ее ресурсами. Таким образом, несмотря на важность глобальных изменений климата, привлекающую всеобщее внимание, главным антропогенным изменением на планете следует признать угнетение экосферы и нарушение биотической регуляции окружающей среды. [6, 67].

2. 3. Фотохимический туман (смог) 

         Фотохимический туман представляет  собой  многокомпонентную смесь  газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят  озон,  оксиды азота  и серы,  многочисленные органические соединения перекисной природы,  называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических  реакций при определенных условиях:  наличии в атмосфере высокой концентрации  оксидов азота,  углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации  и  безветрия  или  очень слабого  обмена воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии.  Устойчивая  безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации  реагирующих  веществ.

      Такие условия  создаются   чаще  в июне-сентябре и реже зимой.  При продолжительной ясной погоде солнечная радиация  вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода.  Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон.  Казалось бы,  последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный  кислород,  а  оксид азота - в диоксид.  Но этого не происходит. Оксид азота  вступает в реакции с олефинами выхлопных газов,  которые  при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул  и избыток озона. В результате продолжащейся диссоциации новые массы диоксида  азота расщеппляются и дают дополнительные количества озона.  Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в  ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами.  В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для  фотохимического тумана  оксиданты.  Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью. Такие смоги - нередкое явление над Лондоном,  Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских  жителей с ослабленным здоровьем. [5, 105]

2.4. Демографическая  ситуация в Тульской области

     Условия существования людей на территории области оставляют желать лучшего. Большая плотность населения, насыщенность области вредными производствами, тяжелые последствия радиоактивного загрязнения в результате аварии на ЧАЭС объясняют низкий, в сравнении с соседними областями, уровень здоровья людей.

     Одним из главных показателей состояния общества является динамика численности населения. При благоприятных условиях численность возрастает, при неблагоприятных - падает.

     Число постоянных жителей области с  каждым годом уменьшается. За период с 2002 по 2008 гг. это сокращение составило более 65 тыс. человек, или 3,6 %. Это произошло за счет увеличения смертности (общей и младенческой), а также снижения рождаемости населения. Смертность превышает рождаемость в три раза.

     В настоящее время на первом месте  среди причин смертности находятся болезни системы кровообращения (инфаркты, инсульты, гипертоническая болезнь) и органов дыхания. За ними идут новообразования. Эти классы болезней в значительной мере зависят от характера питания и состояния среды обитания. Из всех контролируемых на территории области инфекционных болезней ведущей причиной смерти (свыше 90 %) является туберкулез.

     В 1986 г. экологическая ситуация в регионе  резко ухудшилась вследствие аварии на Чернобыльской АЭС, когда более 50 % территории Тульской области оказались в зоне радиоактивного загрязнения. В связи с этим среди населения пострадавших районов все большее распространение получают эколого-зависимые болезни (болезни верхних дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта, эндокринной системы), нарушения иммунитета, психологические расстройства, болезни системы кровообращения, злокачественные новообразования и пр.

     По  мнению специалистов, чернобыльский "след" растянется, как минимум, на 70 лет и приведет к росту лейкозов, онкозаболеваний и увеличению бесплодия людей репродуктивного возраста.

     Одной из серьезных проблем в области  является загрязнение грунтовых  вод. Проходя через неотработанные отходы, вода образует ядовитый фильтрат, в состав которого входят остатки разлагающейся органики, различные красители, моющие средства, соли тяжелых металлов: железа, ртути, свинца и др.

     Исследования  показали, что высокое содержание в тульской воде железа, ее повышенная жесткость и наличие солей  тяжелых металлов являются причинами нарушений работы почек, печени, щитовидной железы. Плохое качество воды увеличивает риск инфарктов, угнетает репродуктивную функцию организма.

     В Тульской области прослеживается связь между повышенным содержанием марганца в атмосфере и ростом психических расстройств. Высокая концентрация фенола в атмосфере четко коррелирует с уровнем заболеваемости детского населения фарингитами, бронхитами.

     С ростом парка автомобилей постоянно  растет объем выбросов в атмосферу, составив в 2008 г. 40 % массы всех вредных выбросов в атмосферу. Опасной для здоровья населения составляющей выбросов от автотранспорта является не только свинец, окислы углерода и азота, углеводороды, но и бензапирен, который является сильным канцерогеном.

     В области резко возрастает риск различных  патологий у детей школьного  возраста. Так, за время учебы в школе у детей в 3,5 раза ухудшается зрение, в 5 раз увеличивается заболеваемость пищеварительного тракта, в 8-9 раз - костно-мышечной системы. Уже в начальных классах у 40 % детей обнаруживаются признаки неврологических заболеваний, все больше детей страдают психическими расстройствами.

     Исследования  последних лет показали, что, несмотря на высокую напряженность экологической обстановки в Тульской области, ее можно стабилизировать и затем улучшить при увеличении затрат на природоохранные мероприятия. Большая работа в этом плане проводится администрацией области совместно с комитетом природных ресурсов Тульской области.[3, c.156] 

2.5. Загрязнение атмосферного воздуха Тульской области 

     Одним из важнейших факторов, оказывающих  пагубное влияние на окружающую человека среду, является загрязнение атмосферы. Загрязнение атмосферы вредными веществами (твёрдыми и газообразными) сопровождается прямым или косвенным вредным воздействием на жизнь и здоровье человека, на флору и фауну города. Прослеживаются зависимости между общим постоянным загрязнением атмосферы тяжелыми металлами и заболеваниями верхних дыхательных путей. В Туле заболеваемость по этой группе болезней выше чем в России на 11 %.

     Результат воздействия загрязняющих веществ  на человека зависит от вида загрязняющих веществ, поступающих в организм, их количества (концентрации) и длительности воздействия. При превышении определенной, предельно допустимой, концентрации загрязняющего вещества в воздухе (ПДК) организм теряет способность к адаптации и устранению воздействий токсического вещества. Воздействие на человека токсичных веществ, находящихся в атмосфере, является одной из причин нарушения иммунной системы и появления многочисленных болезней (в первую очередь, органов дыхания). Особенно это касается детских организмов.

     Через атмосферу также происходит воздействие  на почву, воду и городские постройки. Основными источниками загрязнения являются предприятия чёрной металлургии, металлообработки, стройматериалов, сельскохозяйственного машиностроения, нефтехимии и газовой промышленности, котельные. Ежегодно в атмосферу города поступает около 126 тыс. т окиси углерода, 6,6 тыс. т двуокиси азота, 7,9 тыс. т двуокиси серы, 8,5 тыс. т твёрдых веществ, 9,7 тыс. т углеводородов. [8, c.3]